8 장

8-1. 노이즈의 발생

□ 노이즈의 발생원인

1. 모든전기, 전자기기는 사용중 그용도에 관계없는 노이즈를 발생합니다.

왜냐하면 기기내 전류가 흐르는 기판이나 도선근처에는 자계가 형성되고 시간에 따라 그 크기가 변화하여 다른부분으로 유도되어 전압을 발생시키기 때문입니다.

여기서 발생된 유도전압은 주변의 다른기기에 대해 노이즈로 작용합니다.

실제로 릴레이, 마그네트 콘택터, 인버터, 모터 등의 기기에서 발생하는 유도전압은 주위 의 전자기기에 나쁜 영향을 줄수 있는 노이즈가 됩니다.

2. 전기를 공급하는 전원선등의 동력선도 노이즈를 발생합니다.

왜냐하면 동일한 전원선에 서로 다른 조건의 여러 부하가 연결되어 있을 경우는 각부하의 사용조건 및 배선상태 또는 각 부하간의 임피던스 불균형등 여러 조건에 의해 원치않는 노이즈가 발생합니다.

여기서 발생되는 노이즈는 그 전원선에 물려있는 부하기기에 노이즈로 작용합니다.

이런 경우의 노이즈는 발생시간에 매우짧고 그 크기가 매우커서 (임펄스 형태) 주변의 기기에 매우 나쁜 영향을 줄수 있습니다.

■그러나 위의 대표적인 두사례는 우리가 조금만 노력하면 어느정도 제어가 가능한 노이즈 입니다. (전문용어 : 인공시스템 노이즈)

즉 1번의 경우는 제품을 설계할때 부품배치, 기판디자인, 보호회로부착 등으로

2번의 경우는 전용접지, 필터부착, 배선방법 개선 등으로 노이즈를 줄일 수 있습니다.

실제로 PLC가 설치되어 사용되는 현장에서는 2번의 경우에 대한 대책이 중요합니다.

■그리고 위의 노이즈는

1번과 같이 기기내부에서 자체발생되는 경우를 내부노이즈, 2번과 같이 외부에서 발생되

는 경우를 외부노이즈 라고 부릅니다.

노이즈와 대책수립

FARA PLC N70plus 사용자 메뉴얼

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3. 낙뢰, 정전기 등의 자연현상도 노이즈를 발생합니다.

이런 노이즈들은 자연적으로 발생하는 현상으로 근본적으로는 제어가 불가능하지만 여러 가지 방법으로 피해를 최소화할 필요가 있습니다.

■이런 노이즈는 자연현상에 따라 발생되는 것으로 제어가 어려운 노이즈입니다.

(전문용어 : 자연노이즈)

이 경우는 전원선등의 지중매설, 특별 3종 접지 등의 방법으로 대책을 세워야 합니다.

1. 복사노이즈, 전도노이즈

- 노이즈가 전자기기에 전달되는 형태에 따라 구분되는 용어

- 복사노이즈 : 전달되는 경로가 전선 등의 직접적인 경로에 의하지 않고 전자파 형태로 들어오는 경우의 노이즈이며 노이즈 크기의 단위는“가우스”

등의 자기장의 세기를 기준으로 함.

- 전도노이즈 : 전달되는 경로가 전선, 접지선 등의 직접적인 경로를 통해 순간적인 고압형태로 들어오는 노이즈이며 노이즈 크기의 단위는“전압”,

“전류”,“전력”등을 기준으로 함.

2. 노멀모드 노이즈, 커먼모드노이즈

- 전도노이즈가 전자기기에 전달되는 형태에 따라 구분되는 용어 - 노멀모드 노이즈 : 두 전원선 사이로 들어오는 노이즈 - 커먼모드 노이즈 : 접지선과 전원선 사이로 들어오는 노이즈 3. 서어지, 임펄스, 트랜지언트

- 발생된 노이즈의 형태에 따라 구분되는 용어

- 임펄스 : 노이즈로 발생된 전압의 펄스폭(지속시간)이 200msec 이하의 노이즈 - 서어지 : 노이즈로 발생된 전압의 펄스폭이 200msec~2sec사이로 어느정도의

전기적인 에너지를 가진 노이즈

- 트랜지언트 : 나노초(nsec, 10

^-9

초) 단위의 아주 짧은 펄스폭을 가진 노이즈

노이즈에 관련된 용어

8-2. 노이즈에 대한 대책

1. 전자파 등의 복사노이즈의 대책으로는

■

쉴딩(차폐)이 좋습니다.

- 쉴딩에도 여러방법이 있으나 가장일반적인 방법으로는 금속체로 PLC본체 또는 모듈내 회로구동부를 에워싸서 전자파 노이즈가 침입하지 못하게 차단시키는 방법입니다.

- 이 방법은 실제로 많이 쓰고 있으며 차폐판을 접지시키면 더욱 효과적입니다.

■

PLC의 전원선 배선은 트위스트 페어선으로(서로 꼰선, 대연선) 사용하는 것이 좋습니다.

■

전자파노이즈 등의 복사노이즈는 자계뿐아니라 전계도 포함하고 있으므로 PLC의 접지단자를 접지시키는 방법도 좋습니다.

2. 임펄스 등의 전도노이즈의 대책 - (1)

■

접지하는 방법이 있습니다.

- 접지에도 여러 방법이 있으나 가장 좋은 방법은 PLC단독으로 3종 접지하는 방법입니다.

- 판넬내 또는 주위 타기기와의 공용접지는 절대 피하십시오.

접지선은 KTV1.25SQ이상, 길이는 20M이하,

접지방법은 3종접지(접지저항100Ω이하)가 효과가 있습니다.

- 만일 단독접지가 되지 않을 경우에는 PLC의 접지단자를 베이스의 금속 샤시단자에 최단거리 로 연결하십시오. 이때 베이스의 금속샤시단자는 판넬에 연결되어 확실히 도통상태에 있어야 합니다. N70의 경우, 전원모듈의 접지선을 마더보드용 구멍으로 최단거리로 떨어뜨린후 베이스고정용 나사로 판넬샤시에 확실히 연결합니다.

PLC 타기기

PLC 타기기

PLC 타기기

1. 접지(ground)

- 전자기기의 금속케이스 또는 기기내 전원부의 기준전위용 단자를 땅속에 접속하는 것 - 접지의 목적은 크게 감전으로부터의 작업자 보호(전자기기의 금속케이스 접지)와 전자기기와

유입되는 각종 노이즈부터의 기기보호(기기전원부의 노이즈필터 중심단자의 접지)의 2가지이다.

2. 제3종 접지

- 사용전압이 400V이하인 저압용기가 사용시 실시하는 접지 - 접지봉의 저항(접지저항)은 100Ω이하로 합니다.

노이즈에 관련된 용어

노이즈와 대책수립

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2. 임펄스 등의 전도노이즈의 대책 - (2)

■

절연을 시키는 방법도 좋습니다.

- 절연트랜스를 PLC의 전원단앞에 부착하여 전원선으로 유입되는 외부노이즈를 막습니다.

- 가급적 판넬내 전원입력부 가까이 설치해 주십시오. 절연트랜스에 절연쉴드가 부착된 것이면 더욱 좋습니다.

- 배선시는 가급적 트위스트 형태로 해주시고 절연 트랜스의 용량은 부하정격의 20%

이상 여유있게 선택해 주십시오.

- 특히 노이즈가 심하게 예상될때는 PLC의 전원입력외에 부하 및 PLC의 AC입력모듈용 전원에도 절연트랜스를 설치 바랍니다.

■ 실제 사용하실때는 시중에서 500W급 정도의 절연용 복권 트랜스를 사용하십시오.

브레이커 브레이커

AC전원 PLC전원용

부하용 PLC입력용

AC입력 접지단자

제3종접지(접지저항100Ω이하)

절연트랜스 PLC

AC전원

■ 절연(isolation)이란?

- 서로 연결되는 부위를 물리적으로 떨어뜨려 분리시키는 것 - 절연부품으로는 트랜스, 포토커플러, 릴레이 등이 있습니다.

- 절연은 커먼모드 노이즈에 효과가 있습니다.

노이즈에 관련된 용어

절연트랜스

2. 임펄스 등의 전도노이즈의 대책 - (3)

■

고주파의 노이즈가 예상되면 필터를 사용하십시오.

- 전원에너지만 통과시키고 여기에 섞여 들여오는 고주파 영역의 노이즈는 감쇄시키는 로우패스필터 형식의 필터를 PLC전원단 앞에 부착하여 노이즈를 막습니다.

■

이것 역시 가급적 판넬내 전원입력부 가까이 설치해 주세요.

■

실제 사용하실때는 다음의 시중제품을 참고 하세요.

■

일반적으로 NF3A, NF6A등으로 통용되며, Steel케이스를 사용해 주세요.

■

필터링(filtering)이란?

- 상호 전달되는 신호를 목적에 따라 여과시키는 것.

- 필터링을 위해서는 필터를 사용합니다.

- 필터는 노멀모드노이즈, 커먼모드노이즈 모두에 효과가 있습니다.

■

로우 패스 필터(low pass filter)

- 낮은 주파수의 신호만 통과시킬 목적으로 만들어진 필터 - 형태에 따라 LC필터, RC필터로 구분됩니다.

형 명 사 양 제 조 사 비 고

CA5-V32 250V, 3A 동일기연 220V 전원용 ZMB2203-11 250V, 3A TDK 220V 전원용

AC입력 접지단자

제3종접지(접지저항100Ω이하)

필 터 PLC

AC전원

노이즈에 관련된 용어

노이즈와 대책수립

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● 서어지 압소바 (surge absorber)란?

- 서어지등 노이즈를 흡수시킨뒤 그라운드나 리턴패스로 되돌려 뒷단의 부품 및 기기에 전기적 인 충격을 줄여주는 부품

- 서어지 압소바의 종류로는 저항이나 콘덴서를 직렬로 구성한“서어지 킬러”,“제너다이오드”

를 역으로 접속시킨 부품, 바리스터등이 있습니다.

● 클램핑(clamping)란?

-“꺽어버린다”라는 의미를 가진 말로 규격이상의 전압은 잘라버리고 규격이하의 전압만 통과시 키는 역할을 한다는 뜻

3. 낙뢰 등 자연현상에 의한 노이즈의 대책-(1)

■

상용전원의 앞단에 유도낙뢰용 서어지 압소바를 부착합니다.

-서지압소바를 부착하여 노이즈와 같은 불필요한 규격이상의 전압을 빠르게 클램핑시켜 뒤쪽의 PLC전원쪽으로 유입되지 않게 하여 PLC를 보호합니다.

메인 브레이커

브레이커

AC입력

접지단자 U

V AC전원

서어지압소바

트랜스

제3종 접지(접지저항100Ω이하) 특별3종 접지(접지저항 10Ω이하)

낙뢰등 큰에너지를 가진 노이즈의 신속한 방전을 위해서는 특별3종 접지가 필요합니다.

PLC

■

실제 사용하실 때에는 다음의 시중제품을 참고하세요.

형 명 사 양 제 조 사 비 고

SVC 471D-20A 470 V, 400A 삼화콘덴서 220V 전원용 ENC 471D-20A 470 V, 400A FUJI 전기 200V 전원용

노이즈에 관련된 용어

● 대전(Charge)

물체내의 전자가 외부충격등으로 물체내에서 서로 이동하여 +, -로 대립된 상태, 일단 물체가 대전되면 그 물체 주위로 전자기계가 형성되며 시간에 따라 크기가 변하

면서 다른곳으로 유도되어 노이즈전압을 발생시킵니다.

3. 낙뢰 등 자연현상에 의한 노이즈의 대책-(2)

■ 전원선을 땅속으로 매설하여 배선합니다.

-공기중에서는 유도낙뢰에 의한 대전으로 쉽게 노이즈가 발생하여 전원선에 인입 될수 있으므로 전원선을 기준전위인 땅속으로 배관하여 노이즈 침투를 방지합니다.

노이즈에 관련된 용어

4. 입, 출력 신호선 처리와 관련한 노이즈 대책

■ 입・출력모듈의 배선시 길이가 50M이상될때는 가급적 쉴드선의 사용 또는 쉴드 처리해 주시고 쉴드선의 접지는 PLC접지단자와 묶어서 처리해 주시기 바랍니다.

■ 입력모듈과 출력모듈의 배선시는 가급적 분리하여 배선하는것이 좋으며, 특히, 동력회로의 케이블과는 더욱더 확실한 분리가 필요합니다.

쉴드선 사용, 혹은 쉴드처리

제3종 접지(접지저항100Ω이하) 접지단자

COM IN

PLC

■ 부득이하게 같은 덕트를 쓸때에는 쉴드케이블을 사용하여 노이즈의 유입을 막아야 합니다.

● EMC(Electro Magnetic Compatibility)

-“전자파 환경의 적합성”이란 의미로서 전기적인 복사 노이즈를 취급하는 학문이나 기술분야를 나타내는 말로 사용됩니다.

- 이분야는 크게EMI(Electro Magnetic Interference. 전자파방해)분야와 EMS(Electro Magnetic Suceptability, 전자파감수성)분야로 나뉩니다.

- 즉 모든 전자기기는 전자파 노이즈를 발생시켜 피해를 주지 않아야하고

(=EMI분야), 발생된 노이즈에 의해 피해를 받지않도록 (=EMS분야)요구

받고 있습니다.

문서에서 FARA PLC (페이지 151-163)